立式銑床主軸變速系統(tǒng)設(shè)計(jì),立式銑床主軸變速系統(tǒng)設(shè)計(jì),立式,銑床,主軸,變速,系統(tǒng),設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)翻譯 在滑動(dòng)觸點(diǎn)多層表面涂層的彈塑性變形分析 摘要 梯度層的滑動(dòng)接觸,層疊層和普通多層涂層受到相同的表面負(fù)載本文調(diào)查了下彈塑性變形。結(jié)果表明,積極的梯度層涂料、彈性模量降低逐漸從頂層到襯底,可以提高應(yīng)變和應(yīng)力?根植于文明layer-substrate界面附近大大及其應(yīng)力等高線垂直方常光滑。涂料和layer-substrate接口和一個(gè)小壓力在襯底。涂層可以極大地減少界面上的最大剪應(yīng)力layer-substrate和壓力在裂紋尖端,但界面附近的應(yīng)力和應(yīng)變梯度是非常大的。普通層的應(yīng)力和應(yīng)變分布相比沒(méi)有明顯改善單層。已知的分析應(yīng)力應(yīng)變分布和裂縫壓力?根植于文明的四種涂層、梯度層涂層在這些方面有更多的優(yōu)勢(shì)。本文的結(jié)果為涂料的選擇和設(shè)計(jì)提供參考。q1999愛(ài)思唯爾的科學(xué)有限公司版權(quán)所有。 關(guān)鍵詞:梯度層涂料;滑動(dòng)觸點(diǎn);塑性變形;壓力 1、介紹 機(jī)器零件的失敗有很大關(guān)系的屬性表面附近的最大應(yīng)力經(jīng)常存在。學(xué)習(xí)和發(fā)展的重要途徑新材料是提高表面通過(guò)努力沉積薄層的接觸應(yīng)力分布耐磨材料的接觸表面?？焖俚雀鞣N表面處理技術(shù)的發(fā)展CVD和PVD和一個(gè)偉大的可能的組合協(xié)議層的材料讓你更復(fù)雜的決定材料的制備方法,及其作品,涂料的類型和層次等。的主要因素導(dǎo)致涂層表面的失敗從襯底的超然涂層。如何達(dá)到合適的分布層材料給定的條件減少界面上的應(yīng)力因此如何提高技術(shù)一樣重要增加和涂層之間的附著力襯底。所以研究具有十分重要的實(shí)際意義如何減少界面應(yīng)力和提高應(yīng)變分布在界面附近,因?yàn)榉e累的材料塑性變形的主要因素之一壓力是導(dǎo)致骨折和超大的接口主要原因?qū)е旅撃z。摘要壓力在梯度和應(yīng)變分布,層疊和常見(jiàn)的多層涂層由于粗糙面滑動(dòng)接觸表面與?調(diào)查之夜元素分析方法。這是假設(shè)sine-distributed正常和切向載荷應(yīng)用分層表面。層參數(shù)的影響應(yīng)力應(yīng)變分布進(jìn)行比較和分析和理想涂層模型的應(yīng)力應(yīng)變分布滿意了 2、模型的描述 四種類型的?lms一直不斷討論了近年來(lái),梯度層?lm(TiC / Ti(C,N)/錫)[1±3],層疊層?lm(Ti /錫)(4、5),常見(jiàn)的多層?lm(比如TaC /抽搐/氧化鋁/錫)和單層?lm(錫)。變形的研究并在這些層仍然是一個(gè)有趣的斷裂問(wèn)題。在本文中,我們 圖1。模型上的粗糙表面滑動(dòng)層涂層 糙表面滑動(dòng)接觸下分層困難在上述層半空間。的壓力多數(shù)文獻(xiàn)假設(shè)分布分析正常和切向加載界面接觸分布由半球形滑動(dòng)造成的。為更接近我們,而真正的接觸情況multi-asperity接觸模型,如圖1所示。的正常壓力分布的每個(gè)粗糙粗糙counter-face可以表達(dá)公式約翰遜提出的[6],給出如下 在哪里上所有粗糙粗糙的平均壓力嗎表面上看,E *是材料的等效彈性模量 是楊氏模和泊松分別率的材料接觸。D是粗糙表面的振幅,l的波長(zhǎng)粗糙表面(圖1)。假設(shè)的最大壓力pmax粗糙表面8￡1023 N /平方毫米,屈服極限高速鋼(HSS 襯底的N / k=1:8￡1023pmax平方毫米。4 k的每一層的厚度梯度,層疊和選定的 多層涂層是2毫米,總厚度的三個(gè)涂料是8毫米為所有四層。兩表面微凸體之間 的長(zhǎng)度粗糙表面被假定為L(zhǎng)=100毫米和接觸每個(gè)與接觸表面粗糙長(zhǎng)度是2：20 毫米。假設(shè)摩擦系數(shù)?字母系數(shù)的滑動(dòng)接觸粗糙表面和涂層之間0:3。結(jié)果顯示 Merwin和約翰遜[7],塑性變形將發(fā)生在當(dāng)pmax = k。為4:0在滑動(dòng)接觸。這里 k是馬克西的屈服極限最大?馮?米塞斯方程可以給出的剪切應(yīng)力表達(dá)k馬克斯。 表1 基板的機(jī)械性能和涂層材料 現(xiàn)象、趨勢(shì)和研究了塑性變形的分布分布載荷pmax = 4:0。圖2 c±表示三種 涂層的結(jié)構(gòu)。如彈性模力學(xué)性能基體和涂層材料的泊松比哪些是重要的執(zhí)行可 圖2。三種涂層的結(jié)構(gòu):(a)梯度層涂料,(b)層疊層涂層和(c)所選的多層涂層 靠的計(jì)算表1中列出引用文獻(xiàn)[7±9]。自合并后的正常和切向載荷不再對(duì)稱,整個(gè)分層半空間建模。圖3顯示了?夜間元素網(wǎng)格和邊界計(jì)算中使用的條件。水平和垂直網(wǎng)是160￡100毫米的尺寸,都是足夠大以允許強(qiáng)調(diào)是?舊址邊界。整個(gè)網(wǎng)格水平￡1320(4430垂直)雙二次平面應(yīng)變?cè)睾?395節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)格是再保險(xiǎn)?ned地區(qū)低于接觸。水平和垂直間距和下面的節(jié)點(diǎn)的接觸表面是相同大小的0.5毫米。底面和側(cè)面支持在?夜間元素來(lái)模擬半無(wú)限。了幾位高級(jí)行按順序分配層和夾層。的各層之間的接口被認(rèn)為是完美的保稅,即位移在接口是連續(xù)的除非另有提及。普通節(jié)點(diǎn)屬于兩岸的界面元素,使用這些常見(jiàn)的節(jié)點(diǎn)約束的接口滿意?。連續(xù)分布的正常和切向載荷應(yīng)該分成小分歧和轉(zhuǎn)換成嗎雙重正常集中負(fù)荷是由方程遵循國(guó)際扶輪個(gè)人集中負(fù)荷Ri和氣然后行使在每個(gè)部門(mén)指出yic和應(yīng)用節(jié)點(diǎn)通過(guò)節(jié) 離散集中負(fù)荷如圖4所示。 圖3。?的夜間元素網(wǎng)格和邊界條件中使用計(jì)算。 和切向載荷氣? 和負(fù)載的行動(dòng)中心位置 點(diǎn)接觸表面。在ANSYS?包已經(jīng)被用于夜間元素計(jì)算上述涂料。來(lái)驗(yàn)證是否?夜間上述元素模型是公平的,一個(gè)典型的滑動(dòng)接觸的剛性圓柱滑塊均勻的在飛機(jī)上分析了彈性半空間(m?0:2)。的從數(shù)值計(jì)算結(jié)果相吻合計(jì)算使用赫茲方程的約翰遜[6]。因此,現(xiàn)在?夜間模型和網(wǎng)格被假定為是一個(gè)元素滑動(dòng)的彈性半空間的可接受的表示接觸。計(jì)算結(jié)果為例,應(yīng)力分布于multi-asperity接觸表面繪制在圖5中。 圖4。模型分為連續(xù)分布正常加載成離散。 圖5。由于multi-saperity接觸應(yīng)力分布在多層表面 3．結(jié)果與討論 從ANSYS提供的圖表,我們可以理解這些涂料的一些重要特征分析如下: 3.1. 塑性變形下的應(yīng)變分布 圖6顯示使用?的結(jié)果夜間梯度層單元法(HSS /氧化鋁/抽搐Ti(C,N)/錫),夾心層(高速鋼/ Ti /錫/ Ti /錫)選中的多層(高速鋼/ TaC /抽搐/氧化鋁/錫)涂料受到同樣的表面負(fù)載。也單層涂層(高速鋼/錫)具有相同的厚度與多層計(jì)算比較。圖6顯示了輪廓在上述四部分的壓力分層的樓梯下方的分別中間粗糙粗糙表面的接觸。圖7±c的應(yīng)變分布四涂料在嗎呼叫中心軸。這里的橫縱坐標(biāo)是z /a涂料和垂直的縱坐標(biāo)值是。塑性變形時(shí)出現(xiàn)1 k的值,即這里0.512ANSYS的計(jì)算精度。顯示在圖6中,壓力梯度的輪廓層涂層非常稀疏coating-substrate附近界面,而他們主要集中在涂層表面。在選定的多層涂層的行為逆轉(zhuǎn)與梯度層涂料,這是壓力輪廓是集中在界面附近和稀疏的附近水面。單層涂層的應(yīng)變輪廓接口和附近非常集中嗎表面上看,雖然稀疏的涂層。涂層的輪廓非常集中中間的涂料和附近的界面?；w的塑性變形已經(jīng)長(zhǎng)大了為每個(gè)涂層和涂層的頂部下負(fù)載。的塑性變形區(qū)域?qū)盈B涂料是這四個(gè)最大的涂料和塑性變形沿著界面也是最長(zhǎng)的地區(qū)。有預(yù)感教派的前部和尾部接觸邊緣附近梯度和單層涂層和前面和下面尾接觸邊緣的選擇的多層和單層涂料在coating-substrate接口。界面附近的應(yīng)變梯度層的涂層變化逐漸自應(yīng)變梯度的輪廓層涂層界面附近的稀疏,沒(méi)有塑性變形時(shí)預(yù)感教派在界面附近開(kāi)始。它表明, 梯度層涂料不傾向 圖6.應(yīng)變梯度層涂層的輪廓:(a)梯度層涂料,(b)選定的多層涂層,(c)層疊涂層和(d)單層涂料。 于形成和斷裂之間的接口襯底和有更多的優(yōu)勢(shì)在其他三個(gè)涂料在性能。附近的應(yīng)變非常結(jié)實(shí)的輪廓選中的多層和單層的接口涂料,這表明這些地區(qū)的應(yīng)變率非常大。除了有預(yù)感教派在尾部邊緣附近塑料區(qū)域的兩個(gè)基板,所以骨折往往這些區(qū)域附近形成。 根據(jù)圖6,應(yīng)變速率也逐漸減小由于應(yīng)變梯度層的輪廓涂層非常集中的頂部表面,它顯示了嗎梯度層涂層可以在保護(hù)一個(gè)重要部分襯底。相反,盡管附近的應(yīng)變率很小前選擇的多層涂層,表面雖然率是接口和附近的斷裂傾向于增加產(chǎn)生在這里。塑性變形區(qū)域的層疊涂料非常大,在大應(yīng)變速率是偉大的嗎地區(qū)附近的界面。單一的應(yīng)變輪廓層涂層非常表面和附近集中中間的接口但稀疏地區(qū)的涂層。它表明涂層的中部地區(qū)是不能來(lái)執(zhí)行其功能和附近的骨折往往形式由于大應(yīng)變速率的接口。 3.2．最大剪切應(yīng)力的分布 圖8顯示了最大剪應(yīng)力的分布四個(gè)涂料。z和y是垂直和水平坐標(biāo),分別。積極的壓力計(jì)算抗拉抗壓和消極。圖8中可以看出,上方的壓力選擇的多層(z?0)中是最低的其他涂料和最大剪應(yīng)力的變化沿著z軸向遠(yuǎn)最類似于單層的其他的地區(qū)。除了coatingsubstrate附近的地區(qū)接口,壓力梯度層的輪廓涂料類似于單一層和選定的多層涂層。最大剪切應(yīng)力層疊的頂部表面涂層是最低的和壓力的變化輪廓有很大不同從其他三個(gè)病例。圖8顯示的壓力非常高附近的接口(z = 20:8)3例除了梯度層涂料。的壓力非常高的地區(qū)附近的z =20:7和選擇的多層 圖7。四種涂料的應(yīng)變分布在呼叫中心軸:(a)梯度層和多層涂料,(b)梯 度層和層疊層涂層和(c)梯度層,單層涂層。 如此層疊涂料、和最大剪應(yīng)力急劇變化在界面附近這三個(gè)涂料的最大剪切應(yīng)力梯度層涂層和變化相對(duì)較低順利與其他三個(gè)涂料相比,上述應(yīng)變等值線稀疏的應(yīng)變梯度低的梯度 層涂層。此外,圖8顯示的壓力襯底的層疊涂層顯然是最高的其他涂料。顯示在圖8 b,單一的壓力分布和所選的多層涂層更相似。 圖8。最大剪切應(yīng)力分布沿垂直和水平axials:(a)的最大剪切應(yīng)力分布沿垂直軸向和(b)最大剪切應(yīng)力分布沿水平軸(z =。20:8)。彼此coating-substrate(z =20:8)。這表明沿著兩個(gè)方向的壓力分布涂料很相似。的應(yīng)力分布曲線沿著y軸向梯度和層疊層涂料是多少低于其他兩個(gè)涂料和的曲線層疊是低于梯度。裂紋前緣的關(guān)系和裂紋擴(kuò)展方向?qū)Χ鄬油繉拥慕缑?。一個(gè)模型的界面裂紋(圖9)de?內(nèi)德增長(zhǎng)bimaterial界面裂紋增長(zhǎng)方向的平面界面。這個(gè)模型的裂紋一般可能是一個(gè)經(jīng)歷過(guò)失敗機(jī)制分層的涂層的應(yīng)用,分鐘裂紋成核在分層的邊緣應(yīng)力集中結(jié)構(gòu)或也可能產(chǎn)生而建立的?lm。裂紋的傳播尤其是接口涂料由于疲勞后的長(zhǎng)期服務(wù)引起的層的剝落的主要類型之一涂層分析裂縫層之間的接口和基質(zhì),Comninou(10、11)使用一個(gè)封閉的裂紋獲得的模型和應(yīng)力強(qiáng)度因子在不同負(fù)載條件下使用數(shù)值方法。Gautesen和Dundurs(1988)[12]從而計(jì)算出準(zhǔn)確的解決 方案,分別從這個(gè)模型。然而,近來(lái)更建議采用有限元法獲得的應(yīng)力強(qiáng)度因素對(duì)裂紋尖端。在界面的應(yīng)力強(qiáng)度因子在多層涂層裂紋引起的滑動(dòng)接觸被給予了 ?6?KI和應(yīng)力強(qiáng)度因子的一般是在模式I和II,分別和他們的關(guān)系表單K2 ?????? 和 在平面應(yīng)變可以Dundur參數(shù)表示為? 圖10顯示了應(yīng)力分布,這是由于梯度的裂紋在界面層涂料,通過(guò)元素分析的方法。應(yīng)力裂紋前提示高于在沿滑動(dòng)方向尾巴尖在涂層表面硬度計(jì)壓頭滑動(dòng),這是顯示在圖10中,最大的壓力正確的提示是高于左側(cè)。所以壓力在前面提示沿滑動(dòng)方向主要是調(diào)查在這里。圖11顯示了最大剪應(yīng)力分布沿水平和垂直方向上的裂縫前提示相同的位置,相同的尺寸和形狀layer-substrate接口的四個(gè)下涂料相同的滑動(dòng)表面上的負(fù)載。縱坐標(biāo)的起源點(diǎn)(y=0時(shí),z=0時(shí))在圖11中代表了裂紋尖端位置。從圖11 a,b,最大剪切應(yīng)力沿水平和垂直方向的層疊涂料是在最低的其他三個(gè)涂料、接下來(lái)是梯度涂層。的壓力分布在單層的價(jià)格非常接近的選定的多層。從圖7,最大剪切應(yīng)力沿水平方向的裂紋尖端減少近線性的。每個(gè)曲線0.9毫米內(nèi)急劇變化裂紋尖端。這表明曲線迅速傾斜附近的提示,這個(gè)區(qū)域附近的壓力非常集中。也稱從圖11曲線斜率就變小了后y。0:9±1:0毫米,這表明的濃度曲線變得更加順利。 圖10. 最大剪應(yīng)力分布的裂紋附近界面梯度層的涂層。 圖11。每個(gè)涂料的最大剪應(yīng)力分布沿水平和垂直方向上裂紋前緣小貼士:(a)最大剪切沿著水平方向應(yīng)力分布,(b)的最大剪切應(yīng)力分布沿垂直方向。 上的每個(gè)涂層界面的應(yīng)力分布(在圖11中b z,0時(shí))非常相似可以看到從圖11 b。主要特點(diǎn)是裂縫附近的應(yīng)力分布的四個(gè)涂料非常的不同。應(yīng)力值和畢業(yè)生在層疊層涂層明顯低于這些在其他涂料,接下來(lái)是梯度層涂層,而單層涂層的應(yīng)力分布非常接近,在選定的多層涂層。因此裂紋附近的應(yīng)力分布很大程度上涂層的性能也直接相關(guān)裂紋擴(kuò)展。壓力在每個(gè)方向的界面層疊層中低于涂層其他涂料根據(jù)上述研究分析。這意味著界面上的壓力就會(huì)很低和產(chǎn)生的裂紋在界面并非易事當(dāng)?shù)孜锔采w著低模量繁殖材料,如鈦。這可能是一個(gè)主要的為什么許多研究人員一個(gè)偉大的關(guān)注目前層疊層涂料。layersubstrate附近的壓力然而,層疊的界面涂層非常高,變化很大。應(yīng)變梯度很大和這個(gè)地區(qū)附近的斷裂傾向于產(chǎn)生滑動(dòng)接觸。這是缺點(diǎn)從應(yīng)力的角度分布。所選的多層涂層已經(jīng)在工程和能代表典型的應(yīng)用目前多層涂料使用。從上面的分析,它的界面非常附近的應(yīng)力分布類似于單層涂層,即應(yīng)力值和應(yīng)變速率非常偉大和骨折往往生產(chǎn)。附近的應(yīng)變速率梯度的接口層涂料是在四個(gè)涂料和最低的應(yīng)力和應(yīng)變變化非常順利。也強(qiáng)調(diào)接口很低,裂縫不傾向于傳播。因此,梯度層涂料優(yōu)于其他涂料。 4、結(jié)論 獲得了一些重要的結(jié)論上述討論如下。 1.layer-substrate界面附近的應(yīng)變分布可以大大改善,如果硬涂層由梯度層的彈性模量逐漸減少?gòu)捻攲拥降讓釉谕繉又苽洹? 2.梯度表層有一個(gè)理想的應(yīng)變分布以及一個(gè)合適的沿著垂直應(yīng)力分布軸向附近的界面。layersubstrate附近的壓力接口和襯底相對(duì)低,沒(méi)有壓力的突然變化比較其他涂料。 3.硬和軟的多層涂層層交替,這是被稱為“層疊”層涂料如Ti /錫,可以大大減少最大剪coating-substrate界面附近。其裂紋尖端附近的應(yīng)力相比是最低的其他涂料研究,因?yàn)檐泴幽軌蛴行諌毫?。但?拉伸和界面附近的應(yīng)變率非常高。 4.普通的涂料不能提高壓力和應(yīng)變分布有效地比較單一層涂料。 5.最大剪切應(yīng)力裂紋的尖端在附近界面將會(huì)非常低,如果最大剪應(yīng)力在較低的接口。 6.除了梯度層的三層結(jié)構(gòu)涂層可能也有自己的特殊優(yōu)勢(shì)上面所提到的,雖然他們有明顯的缺點(diǎn)與梯度。這表明,其他三個(gè)涂料可以應(yīng)用于滿足特定的性能,但涂層的梯度層應(yīng)該考慮如果涂層需要見(jiàn)面由于出色的綜合各種表演梯度層涂層的性能。 確認(rèn) 這個(gè)項(xiàng)目得到了國(guó)家的支持中國(guó)自然科學(xué)基金(59575033) 參考文獻(xiàn) [1] E. Vancoille, J.P. Celis, J.R. Roos, Tribo. Inter. 26 (1993) 115. [2] K. Narasimhan, S.P. Boppana, D.G. Bhat, Wear 188 (1995) 123. [3] A.A. Voevodin, R. Bantle, A. Matthews, Wear 185 (1995) 151. [4] M. Bromark, M. Larsson, P. Hedenqvist, S. Hogmark, Surf. Coat. Technol. 90 (1997) 217. [5] H. Holleck, V. Schier, Surf. Coat. Technol. 76-77 (1995) 328. [6] K.L. Johnson, Contact Mechanics, Cambridge University Press, 1985. [7] J.E. Merwin, K.L. Johnson, Proc. Inst. Mech. Engs. 177 (1963) 667. [8] C. Subramanian, K.N. Strafford, Wear 165 (1993) 85. [9] S. Ramalingam, L. Zheng, Tribo. Inter. 28 (1995) 145. [10] M. Comnlnou, J. Appl. Mech. 45 (1978) 287. [11] M. Comnlnou, D. Schmueser, J. Appl. Mech. 46 (1979) 345. [12] A.K. Gautesen, J. Dundurs, J. Appl. Mech. 55 (1988) 580. [13] H.D. van der Zande, H.J. Grootenboer, J. Appl. Mech. 53 (1986) 573. [14] C.H. Liu, I.F. Chen, J. Appl. Mech. 63 (1996) 271. 英語(yǔ)文獻(xiàn) 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作中期檢查表 系 機(jī)械工程 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 班級(jí) 四班 姓 名 王寧 學(xué) 號(hào) 2010963127 指導(dǎo)教師 馮建軍 指導(dǎo)教師職稱 副教授 題目名稱 主軸變速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 題目來(lái)源 √ 科研 企業(yè) 其它 課題名稱 主軸變速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 題目性質(zhì) √ 工程設(shè)計(jì) 理論研究 科學(xué)實(shí)驗(yàn) 軟件開(kāi)發(fā) 綜合應(yīng)用 其它 資料情況 1、選題是否有變化 有 √否 2、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) √有 否 3、文獻(xiàn)綜述是否完成 √完成 未完成 4、外文翻譯 √完成 未完成 由 學(xué) 生 填 寫(xiě) 目前研究設(shè)計(jì)到何階段、進(jìn)度狀況： 相關(guān)資料準(zhǔn)備齊全，確定了設(shè)計(jì)方案，初步完成了裝配圖的設(shè)計(jì)，正在進(jìn)行機(jī)體零件強(qiáng)度校核中。 由 老 師 填 寫(xiě) 工作進(jìn)度預(yù)測(cè)（按照任務(wù)書(shū)中時(shí)間計(jì)劃） 提前完成 按計(jì)劃完成 拖后完成 無(wú)法完成 工作態(tài)度（學(xué)生對(duì)畢業(yè)論文的認(rèn)真程度、紀(jì)律及出勤情況）： 認(rèn)真 較認(rèn)真 一般 不認(rèn)真 質(zhì)量評(píng)價(jià)（學(xué)生前期已完成的工作的質(zhì)量情況） 優(yōu) 良 中 差 存在的問(wèn)題與建議： 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日 建議檢查結(jié)果： 通過(guò) 限期整改 緩答辯 系意見(jiàn)： 簽名： 年 月 日 注：1、該表由指導(dǎo)教師和學(xué)生填寫(xiě)。2、此表作為附件裝入畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料袋存檔。 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū) 論文（設(shè)計(jì)）題目： 立式銑床主軸變速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)號(hào)： 2010963127 姓名：王寧 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 馮建軍 系主任： 劉柏希 一、主要內(nèi)容及基本 設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1、主軸變速系統(tǒng)設(shè)計(jì)；2、主軸變速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；3、主軸變速系統(tǒng)中傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算。能熟練使用autoCAD軟件；能進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；運(yùn)用材料力學(xué)知識(shí)進(jìn)行機(jī)械零件的強(qiáng)度計(jì)算。 基本要求：預(yù)期提交的材料清單:1、設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份；2、設(shè)計(jì)圖紙一套（包括零件圖和裝配圖）。 銑床主要參數(shù) 主軸端面至工作臺(tái)距離(mm) 30~350 主軸中心線到床身垂直導(dǎo)軌的距離（mm） 215~470 主軸孔錐度 7： 24 主軸孔徑（mm） 29 主軸轉(zhuǎn)速（r. p. m）18級(jí) 30~1500 主軸軸向移動(dòng)距離(mm) 85 主電機(jī)功率(kw)轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/min） 7.5/1450 二、重點(diǎn)研究的問(wèn)題 主軸變速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算。 三、進(jìn)度安排 序號(hào) 各階段完成的內(nèi)容 完成時(shí)間 1 資料收集 畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題 1~2周 2 方案確定 3~4周 3 設(shè)計(jì)計(jì)算 5~6周 4 畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查 7周 5 三維建模及裝配 8~13周 6 翻譯及論文設(shè)計(jì)計(jì)算 14周 7 畢業(yè)答辯 15周 四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) [1]濮良貴.紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].8版.北京：高等教育出版社，2008. [2] 吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].3版.北京：高等教育出版社，2007. [3] 黃冰.銑工銑工工藝學(xué)[M].4版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003. [4] 現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè).現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006. [5] 孫桓、陳作模、葛文杰編.《機(jī)械原理》[M].北京：高等教育出版社，2006.5 [6] 朱孝錄主編.《機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》[M].北京：電子工業(yè)出版社2007.7 [7] 成大先主編.《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社2004.1 [8] 李云主編.《機(jī)械制造及設(shè)備指導(dǎo)手冊(cè)》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1997.8 [9] 詹立新，基于單片機(jī)萬(wàn)能銑床自動(dòng)滾齒系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)電電器期刊，2008,3(45):45,48. [10] 胡占齊，崔云起，李玉昆. 基于通用五坐標(biāo)數(shù)控銑床的球形滾刀鏟齒加工[J].哈爾濱功臣大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，9(30):1047,1050. [11] 趙潔，侯永亮. X62W銑床數(shù)控化改造———步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，2010，3(23):184,185. [12] 陳學(xué)東，王華. 大型數(shù)控龍門(mén)鏜銑床精度熱穩(wěn)定性控制探析[J].裝備制造技術(shù)期刊，2011，8(160):160,168. [13] 李愛(ài)民，毛杰，楊安.V600數(shù)控銑床熱變形誤差分析及補(bǔ)償探究[J].中國(guó)科技信息期刊，2013，9(54): 111,119. 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)閱表 學(xué)號(hào) 2010963127姓名 王寧 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目： 立式銑床主軸變速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 評(píng)價(jià)項(xiàng)目 評(píng) 價(jià) 內(nèi) 容 選題 1.是否符合培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基本要求，達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的； 2.難度、份量是否適當(dāng)； 3.是否與生產(chǎn)、科研、社會(huì)等實(shí)際相結(jié)合。 能力 1.是否有查閱文獻(xiàn)、綜合歸納資料的能力； 2.是否有綜合運(yùn)用知識(shí)的能力； 3.是否具備研究方案的設(shè)計(jì)能力、研究方法和手段的運(yùn)用能力； 4.是否具備一定的外文與計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力； 5.工科是否有經(jīng)濟(jì)分析能力。 論文 （設(shè)計(jì)）質(zhì)量 1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)是否正確，設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語(yǔ)是否準(zhǔn)確，符號(hào)是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范； 2.文字是否通順，有無(wú)觀點(diǎn)提煉，綜合概括能力如何； 3.有無(wú)理論價(jià)值或?qū)嶋H應(yīng)用價(jià)值，有無(wú)創(chuàng)新之處。 綜 合 評(píng) 價(jià) 該生畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容符合機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基本要求，達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的，難度適中；該生靈活性較強(qiáng)，能夠很好的綜合運(yùn)用知識(shí)，具備研究和創(chuàng)新的能力，對(duì)于計(jì)算機(jī)了解較透；畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙圖表清晰、完整。 評(píng)閱人： 年 月 日 II 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 畢業(yè)論文 題 目： 立式銑床主軸變速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 興湘學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： 2010963127 姓 名： 王 寧 指導(dǎo)教師： 馮 建 軍 完成日期： 2014年5月 25日 目錄 摘要……......……………………...……………………………………...1 Abstract……………………………………………………………..…….. 2 第一章 緒論……...………………………………………………….......3 第一節(jié) 銑床的研究.………………………………...………………..3 第二節(jié) 設(shè)計(jì)概述……...……………………………………………..6 第二章 方案的設(shè)計(jì)……...……………………………………………...7 第三章 齒輪的設(shè)計(jì)……...…………………………………………… 10 第一節(jié) 初選各齒輪齒數(shù)……...…………………………………….10 第二節(jié) 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算……...…………………………………….11 本章附錄……...……………………………………………………..24 第四章 各軸的設(shè)計(jì)計(jì)算……...……………………………………….25 第一節(jié) 初步確定各軸的最小直徑……...………………………….25 第二節(jié) 各軸的強(qiáng)度校核……...…………………………………….26 第五章 軸承的壽命計(jì)算……...……………………………………….32 第六章 操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)……...………...……………………………..36 致謝……...………...……………………………. ……………………. 40 參考文獻(xiàn)……...………………………………………………………...41 文獻(xiàn)翻譯……...………………………………………………………...42 英文文獻(xiàn)……...………………………………………………………...51 II 立式銑床主軸變速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 立式銑床主軸變速系統(tǒng)是一種將一個(gè)轉(zhuǎn)速輸入，經(jīng)過(guò)變速輸出多個(gè)轉(zhuǎn)速來(lái)滿足需要不同轉(zhuǎn)速的要求。這種系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各種機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給系統(tǒng)之中。C箱體傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)包含機(jī)械原理，機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械制造基礎(chǔ)，材料力學(xué)等課程的內(nèi)容。本次設(shè)計(jì)任務(wù)主要是完成主軸變速箱的設(shè)計(jì)，包括齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算和軸承的壽命校核及箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)的C箱體傳動(dòng)系統(tǒng)是用于立式銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)中。 關(guān)鍵詞 立式銑床 變速輸出 立式銑床 Vertical milling machine spindle speed change system design Abstract Vertical milling machine spindle speed change system is a kind of put a speed input, after multiple variable output rotational speed to meet the need different speed of institutions. The agency is widely used in all kinds of machine tool main drive system and feed system. C casing drive system design including mechanical principle, mechanical design, mechanical manufacturing base, mechanics of materials and so on course content. The design task is mainly to complete the design of the spindle gearboxes, including design calculation, the design calculation of shaft gear and bearing life test and enclosure structure design. The design of C casing drive system is used for vertical milling machine in the main drive system. Keyword Vertical milling machine variable speed output Vertical milling machine 第一章 緒 論 第一節(jié) 銑床的研究 機(jī)械工業(yè)為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供技術(shù)裝備并且?guī)?dòng)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長(zhǎng)，而機(jī)床是機(jī)械工業(yè)一個(gè)核心地位，是提供制造場(chǎng)所和技術(shù)的加工機(jī)器。機(jī)床總數(shù)、質(zhì)量等是衡量某個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展程度標(biāo)志。目前機(jī)械加工中，其中金屬切削是機(jī)床最重要的一個(gè)用途。機(jī)床先進(jìn)性直接影響整個(gè)機(jī)械制造業(yè)發(fā)展程度。銑床具有效率高、精度高等特點(diǎn), 是機(jī)床中最主要的代表,其中精密銑床、數(shù)控銑床特別是國(guó)防、航空、汽車、拖拉機(jī)、造船、機(jī)床和工具制造等部門(mén)占機(jī)床總擁有量的1 / 1 0 以上。 銑床從結(jié)構(gòu)分為工作臺(tái)不升降銑床、龍門(mén)銑床、升降臺(tái)銑床。從功能自動(dòng)化程度等方面又可分為普通銑床、數(shù)控銑床(包括加工中心) 。 銑床的研究歷來(lái)被各界專業(yè)人士所困擾，如銑床滾齒設(shè)計(jì)，五坐標(biāo)數(shù)控銑床球形滾刀，銑床精度熱穩(wěn)定性探析及其熱變形誤差分析鏟齒加工，銑床數(shù)控化改造及補(bǔ)償探究等等。銑床圓柱齒輪滾齒加工主要是在滾齒機(jī)上加工。因此成形銑刀旋轉(zhuǎn)是通過(guò)銑床主軸帶動(dòng),齒輪齒槽的加工是通過(guò)分度頭支撐尾座帶動(dòng)工件沿齒輪的齒槽方向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)。因此分度誤差較大加上成形法齒輪加工中存在較大的原理性誤差, 所以銑床加工是精度較差。因此有必要對(duì)銑床在某個(gè)方面進(jìn)行改裝。萬(wàn)能銑床自動(dòng)滾齒系統(tǒng)的研制成功改變了某個(gè)缺點(diǎn)。以單片機(jī)作為核心控制單元,其轉(zhuǎn)速信號(hào)采用光電編碼器采集齒輪毛坯和滾刀,其轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)工件與刀具定比例, 展成法齒輪加工從而實(shí)現(xiàn)了齒輪加工精度低和加工效率低的問(wèn)題。然而為了解決在銑削過(guò)程中一些幾何形狀復(fù)雜, 制造困難的物體. 從而想到球形滾刀制造的關(guān)鍵技術(shù)——鏟齒工藝, 而通用五坐標(biāo)數(shù)控銑床正適合這一方法. 根據(jù)被加工齒輪和滾刀的嚙合關(guān)系,建立了鏟齒球形滾刀齒側(cè)面的數(shù)學(xué)模型,它的工作原理是基于連續(xù)分度的展成原理, 因此加工效率和精度高于盤(pán)形銑刀仿形法加工內(nèi)齒輪.而它的關(guān)鍵工序是鏟齒, 一般在專用的鏟齒機(jī)床上進(jìn)行.作者提出了在球形滾刀鏟齒工藝通過(guò)用五坐標(biāo)數(shù)控實(shí)現(xiàn), 給出了程序的數(shù)學(xué)模型和后處理方法,推動(dòng)球形滾刀加工內(nèi)齒輪這一齒輪技術(shù)的廣泛應(yīng)用。 機(jī)床主要的動(dòng)力源來(lái)自于電機(jī)，其中一個(gè)關(guān)鍵是選用步進(jìn)電機(jī)，利用它可以組成一個(gè)簡(jiǎn)單的全數(shù)字化伺服系統(tǒng)，它的優(yōu)點(diǎn)是不需要反饋信號(hào)所以在開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)獲得了。開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)中執(zhí)行元件是步進(jìn)電機(jī)將進(jìn)給脈沖轉(zhuǎn)換為具有一定方向、大小和速度的機(jī)械轉(zhuǎn)角位移， 帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。由于該系統(tǒng)沒(méi)有反饋檢測(cè)環(huán)節(jié)， 因此它的精度主要由步進(jìn)電機(jī)來(lái)決定，其速度或多或少對(duì)步進(jìn)機(jī)性能有一點(diǎn)影響，對(duì)步進(jìn)電機(jī)選擇，應(yīng)使機(jī)械系統(tǒng)和步距角α匹配，機(jī)床使用時(shí)所要求的脈沖當(dāng)量所需的量就會(huì)得到適宜，其最高連續(xù)運(yùn)行頻率能夠滿足機(jī)床移動(dòng)的需求。選擇步進(jìn)電機(jī)不僅它能滿足我們所需要的設(shè)計(jì)要求而且在某個(gè)方面我們還能降低機(jī)床的成本。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)后機(jī)床投入使用生產(chǎn)效率翻了一番加工質(zhì)量顯著提高，以往令人頭疼的技術(shù)問(wèn)題也沒(méi)了。因?yàn)閷惒诫妱?dòng)機(jī)改為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)使機(jī)床的穩(wěn)定性、精度有很大提高改善了工作環(huán)境, 消除了粉塵和噪聲污染。對(duì)于一些難加工的型面復(fù)雜的零件，也能使其達(dá)到理想條件。 機(jī)床技術(shù)的發(fā)展和提高，加工效率也要同步發(fā)展，要求機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)速度提高的同時(shí)，快移速度相應(yīng)提高。各座標(biāo)軸的進(jìn)給速度也需要提高這就造成機(jī)床各部分發(fā)熱不均衡而且散熱也不太相近，這就使機(jī)床熱穩(wěn)定性，造成機(jī)床穩(wěn)定性加工的好壞因素。所以在使用機(jī)床時(shí)要考慮環(huán)境溫度的變化，而且可以采取適當(dāng)?shù)奶綔y(cè)儀對(duì)機(jī)床進(jìn)行控制，這樣避免因機(jī)床某個(gè)零部件從而影響機(jī)床的性能，最終對(duì)機(jī)床的熱穩(wěn)定性的熱源分析的直接目的是相對(duì)工件的位置時(shí)落下的刀具加工及刀具移動(dòng)或工件一致性。通過(guò)探究我們可以知道機(jī)床發(fā)熱主要是機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)發(fā)熱、氣溫、切削。另外機(jī)床安置的廠房布置對(duì)機(jī)床精度影響也有影響特別是南方廠房，因此盡量在通風(fēng)多光線足的地方。機(jī)床部件發(fā)熱的影響主要是座標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)發(fā)熱和主傳動(dòng)發(fā)熱。主傳動(dòng)安裝在滑枕上主軸在滑枕下端，滑枕相對(duì)而言是直徑大的桿類，熱變形特性復(fù)雜這與導(dǎo)軌布置方式、滑枕截面形狀有很大關(guān)系。此類機(jī)床主傳動(dòng)動(dòng)力傳入方式主要是從端面?zhèn)魅牖蛘哒鎮(zhèn)魅?，正面?zhèn)魅耄鋬?yōu)點(diǎn)傳動(dòng)剛性較好傳動(dòng)鏈短，其導(dǎo)軌釆用半包容結(jié)構(gòu)，滑枕尺寸大，增強(qiáng)了滑枕的剛性，其缺點(diǎn)是熱量在滑枕正面大量聚集，導(dǎo)致滑枕反面和正面熱量不同使滑枕變形系數(shù)大。端面?zhèn)魅胗捎趥鲃?dòng)剛性差，滑枕尺寸相對(duì)較小，導(dǎo)軌釆用全包容結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)鏈過(guò)長(zhǎng)，滑枕的結(jié)構(gòu)剛性稍弱，但在滑枕端面獲得了大量的熱量，以致滑枕正反面溫度相差不大滑枕變形小。進(jìn)給傳動(dòng)熱源主要提供座標(biāo)軸，如進(jìn)給電機(jī)發(fā)熱或齒輪齒條傳動(dòng)發(fā)熱和滾珠絲杠傳動(dòng)發(fā)熱傳導(dǎo)到傳動(dòng)部件，結(jié)果導(dǎo)致機(jī)床精度變差。所以機(jī)床布置間隔距離應(yīng)大，不要對(duì)著陽(yáng)光直射廠房建造時(shí)盡可能高，通風(fēng)好以便空氣流動(dòng)這樣機(jī)床的溫度才會(huì)均衡。對(duì)主軸部件發(fā)熱及主傳動(dòng)的控制方法通常采用在加工前進(jìn)行預(yù)熱通?；砗椭鬏S熱穩(wěn)定系數(shù)已相對(duì)穩(wěn)定再進(jìn)行加工作業(yè)時(shí)可避免加工精度造成的影響。或是采用相同溫度機(jī)油對(duì)主軸和傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。伺服電機(jī)發(fā)熱一般用隔熱墊使熱源和電機(jī)隔離，還可以在機(jī)床和電機(jī)相連部位用冷卻方式控制。滾珠絲杠傳動(dòng)發(fā)熱可以采用中空絲杠從中通入循環(huán)冷卻油，將絲杠溫度降低，保證進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)剛性好，使機(jī)床精度大幅提高?；蛘卟捎么笾睆綕L珠絲杠，熱容量增加，溫升減少便達(dá)到目的。數(shù)控銑床高效率、柔性化、高精度的迅速發(fā)展，因此數(shù)控銑床加工精度、可靠度、精度穩(wěn)定性的要求更高，如何減少機(jī)床動(dòng)態(tài)、靜態(tài)的熱變形誤差一直是個(gè)難題。因加工過(guò)程中的絲杠、導(dǎo)軌床身、滾珠等誤差是影響幾何精度，因此補(bǔ)償方法和熱變形誤差分析的研究，有助于改善加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量。其原因在實(shí)際生產(chǎn)中是不能提供有效地環(huán)境如恒溫、無(wú)塵、恒濕等，這樣加工出來(lái)的產(chǎn)品誤差較大。歸咎其主要原由有被工裝、加工件、機(jī)床工作臺(tái)聯(lián)接件的結(jié)合面、夾具等不同運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在內(nèi)、外熱源的作用發(fā)生了不同程度的變形。熱源隨著零部件不同成非線性變化。以及機(jī)床外面所處位置不同而使散熱條件有差異。數(shù)控銑床通常配備有變頻器、接觸器、大功率的變壓器等電器元件通常置于位于床身背后，一般機(jī)床長(zhǎng)時(shí)間工作產(chǎn)生的熱量被人忽視以致產(chǎn)生的熱變形使加工零件造成誤差偏差大，使產(chǎn)品質(zhì)量不合格。數(shù)控銑床發(fā)熱源出了這些還有液壓系統(tǒng)的發(fā)熱、動(dòng)力源的能量損耗這些熱量一般不定隨輸出功率的大小而不斷變化屬非恒定熱源。運(yùn)動(dòng)副產(chǎn)生的摩擦熱要是指轉(zhuǎn)動(dòng)副、螺旋副和移動(dòng)副。移動(dòng)副產(chǎn)生的磨擦較少,運(yùn)動(dòng)時(shí)速度很低,轉(zhuǎn)動(dòng)副及其密封相對(duì)而言產(chǎn)生的熱也相對(duì)少，這樣旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)軸配合的箱體產(chǎn)生非線性的溫度場(chǎng)，以致旋轉(zhuǎn)軸傾斜和偏移。滾珠絲杠對(duì)于每節(jié)來(lái)說(shuō)產(chǎn)生的熱源很少但是整個(gè)累積起來(lái)的熱誤差卻不可估量的。在數(shù)控銑床上加工熱零件時(shí)，通常粗、精加工幾乎在同一臺(tái)機(jī)床進(jìn)行，粗加工時(shí)所產(chǎn)生的切削熱很大。怯薛時(shí)將機(jī)床產(chǎn)生的機(jī)械能通過(guò)切削轉(zhuǎn)化金屬材料變形所用的熱能。而傳輸?shù)臒崃糠峙浒凑账庸r(shí)條件而定。一般情況下在不加冷卻液切削時(shí)傳給工件的熱量按估計(jì)不到三分之一，大量熱源被切屑帶走，其中切屑飛落散布在機(jī)床和工作臺(tái)中，顯然這樣對(duì)機(jī)床的熱變形造成的影響很明顯了，機(jī)床一般通過(guò)太陽(yáng)照射這樣機(jī)床光照時(shí)正面和反面出現(xiàn)的溫度差就會(huì)很明顯，進(jìn)而引起機(jī)床熱變形產(chǎn)生導(dǎo)致周期性的變幅加工誤差。設(shè)備會(huì)隨著環(huán)境溫度、晝夜溫差和氣溫變化而變化。空氣流動(dòng)和空氣的冷熱交換使被加工件和機(jī)床的溫度發(fā)生明顯變化，這樣影響是被加工件的尺寸精度、位置精度和機(jī)床的精度。而那些加工面多、定位面、加工周期長(zhǎng)的工件，晝夜溫差相差很大所以得考慮可能會(huì)引起表面粗糙度誤差和幾何精度誤差。用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)方法通過(guò)分析可以補(bǔ)償熱變形誤差減少，并且控制熱變形誤差我們可以硬件的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)如用加大冷卻液流量、加注潤(rùn)滑油減小摩擦、較大的排風(fēng)扇。熱誤差的補(bǔ)償是在不同條件下工況條件下熱誤差的模型實(shí)現(xiàn)的，而這種條件的選擇主要是看模型的合理性。因此我們必須收集大量的信息和數(shù)據(jù)分析建立模型探究溫度和熱誤差。 第二節(jié) 設(shè)計(jì)概述 設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1、主軸變速系統(tǒng)設(shè)計(jì)；2、主軸變速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；3、主軸變速系統(tǒng)中傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算。能熟練使用autoCAD軟件；能進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；運(yùn)用材料力學(xué)知識(shí)進(jìn)行機(jī)械零件的強(qiáng)度計(jì)算。 完成本設(shè)計(jì)的主要步驟為：1、資料收集；2、畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題、方案確定；4、設(shè)計(jì)計(jì)算；5、畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查；6、三維建模及裝配；7、翻譯及論文設(shè)計(jì)計(jì)算；8、畢業(yè)答辯。 第二章 方案的設(shè)計(jì) 變速箱原理： 參考X62w立式萬(wàn)能升降臺(tái)銑床，選擇額定功率為7.5kw，同步轉(zhuǎn)速為1450r/min，型號(hào)為Y132M-4電動(dòng)機(jī)通過(guò)彈性聯(lián)軸器與Ⅰ軸相連。通過(guò)26:54的一對(duì)齒輪帶動(dòng)Ⅱ軸，使Ⅱ軸獲得一種轉(zhuǎn)速，Ⅱ軸上三聯(lián)齒輪（齒數(shù)分別為19、22、16），可以沿軸向移動(dòng)，分別與Ⅱ軸上的三個(gè)齒輪嚙合，以19:36、22:33、16：39的傳動(dòng)比使Ⅲ軸得到三種轉(zhuǎn)速，Ⅳ軸上也有一個(gè)可軸向滑移的三聯(lián)齒輪與Ⅲ軸上的齒輪嚙合，以28:37、18:47、39:26的傳動(dòng)比將運(yùn)動(dòng)傳給Ⅳ軸，這時(shí)Ⅳ軸就可以得到九種轉(zhuǎn)速。Ⅳ軸的右端還有一個(gè)雙聯(lián)齒輪與主軸（Ⅴ軸）上的齒輪嚙合，其傳動(dòng)比為82:38、19:71.這樣主軸就獲得十八種不同的轉(zhuǎn)速。其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式為： 電動(dòng)機(jī)—Ⅰ——Ⅱ——Ⅲ——Ⅳ——Ⅴ（主軸） 傳動(dòng)系統(tǒng)圖如2-1，轉(zhuǎn)速表如2.1 方案一 方案二 方案三 圖2-1 傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 圖2-2 臥式銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖 1.計(jì)算各軸的最低轉(zhuǎn)速 2.選定參數(shù) 確定齒輪的傳動(dòng)效率為：，滾動(dòng)軸承的效率 3.計(jì)算各軸的輸入功率和各軸的最大轉(zhuǎn)矩： 輸入功率： 轉(zhuǎn)矩： 第三章 齒輪的設(shè)計(jì) 第一節(jié) 初選各齒輪齒數(shù) 參考臥式萬(wàn)能升降臺(tái)銑床X6132，選定各齒輪齒數(shù)如表3-1： 表3-1 齒輪齒數(shù) Ⅰ、Ⅱ軸之間 Ⅱ、Ⅲ軸之間 Ⅲ、Ⅳ軸之間 Ⅳ、Ⅴ軸之間 第1對(duì) 第2對(duì) 第3對(duì) 第4對(duì) 第5對(duì) 第6對(duì) 第7對(duì) 第8對(duì) 第9對(duì) 注：如無(wú)其它標(biāo)注，本章計(jì)算公式及計(jì)算參數(shù)均來(lái)自濮良貴、紀(jì)名剛主編的《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版，高等教育出版社，2010。 第二節(jié) 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、第一對(duì)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 1. 選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料。 1） 直齒圓柱齒輪； 2） 臥式銑床為一般工作機(jī)器，速度不高，故選7級(jí)精度（GB10095—88）； 3） 材料選擇，由表10-1選擇小齒輪材料為40Cr，調(diào)制處理，硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼，調(diào)制處理，硬度為250HBS，二者材料硬度差為30HBS。 2. 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)。 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-9a）進(jìn)行計(jì)算，即 (1) 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 1) 由試10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，預(yù)設(shè)齒輪工作壽命15年（設(shè)每年工作300天），兩班制。 h /u=6.264/(54/26)=3.016h 2) 由圖10—19取接觸疲勞壽命系數(shù) 。 3) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。 取失效概率為1﹪，安全系數(shù)S=1，由式(10—12)得 4) 試選載荷系數(shù) 5) 由表10-7選取齒寬系數(shù)=1.0。 6) 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) 7) 由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。 （2）計(jì)算 1）試計(jì)算小齒輪分度圓直徑，代入中較小值 2）計(jì)算圓周速度 v= 3)計(jì)算齒寬b。 b=?=1×52.739=52.739mm 4)計(jì)算齒寬與齒高之比 齒高 h=2.252.25×2.028=4.56mm 模數(shù) 5)計(jì)算載荷系數(shù) 據(jù)v=4.31m/s，7級(jí)精度，查圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)； 查表10-2得使用系數(shù)； 查表10-4用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支撐費(fèi)對(duì)稱布置時(shí) 由，查圖10-13得；故載荷系數(shù) 6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（10-10a）得 7) 計(jì)算模數(shù)m 3. 按齒根彎曲強(qiáng)度校核 由式（10-5）彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為 （1）確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 1）由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)0.85;0.88; 2）由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限500MPa;大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限380MPa； 3) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式（10-12）得 4) 計(jì)算載荷系數(shù)K。 1×1.13×1×1.35=1.526 5）查取應(yīng)力校正系數(shù) 查表10-5得 6) 查取齒形系數(shù) 查表10-5得 7)計(jì)算大小齒輪的并比較 得小齒輪的數(shù)值大 （2）計(jì)算 mm 圓整模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值m=2，而 符合要求，齒輪既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度同時(shí)也滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。 4. 計(jì)算齒輪幾何尺寸 分度圓直徑 mm 中心距 a= 齒輪寬度 b= b=?=52mm 取 二、第二對(duì)齒輪的設(shè)計(jì) 1.選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料。 1）選用直齒圓柱齒輪； 2）立式銑床為一般工作機(jī)器，選用7級(jí)精度（GB10095—88）； 3）材料選擇：由表10-1選擇小齒輪材料40Cr，大齒輪45鋼，調(diào)制—表面淬火，硬度48～55HRC 2.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式（10-5）計(jì)算彎曲強(qiáng)度 （1）確定公式內(nèi)計(jì)算數(shù)值 1）由試10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) /u=3.016/(39/16)=1.2369 2）查圖10-20d得大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限620MPa 3）查圖10-18得彎曲疲勞壽命系數(shù)0.92；0.93； 4) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，式（10-12） 5）查取應(yīng)力校正系數(shù) 查表10-5得 6) 試選載荷系數(shù)K=1.3 7）由表10-7查得=0.8 查取齒形系數(shù) 由表10-5查得 8)計(jì)算大小齒輪的并加以比較。 得小齒輪的數(shù)值大。 （2）設(shè)計(jì)計(jì)算公式 2.4 為了滿足接觸強(qiáng)度要求，取m=2.5mm， 得 =m=616mm=40mm b= b=?=0.8*96mm=32mm 3.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核。 1) 由式（10-8a）得 2)查表 10-6得到=189.8 3)齒數(shù)比 u=39/16=2.4375 4)189.8697.39MPa 5) 取彎曲疲勞壽命系數(shù)0.86 由圖10-21e取接觸疲勞強(qiáng)度極限MPa 取失效概率為1﹪，安全系數(shù)S=1，由式(10-12)得 ，所以滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度 5. 計(jì)算齒輪幾何尺寸 分度圓直徑 中心距 a= 齒輪寬度 取 6. 因?yàn)樾↓X輪齒數(shù)小于17，所以采用變位避免根切， 小齒輪采用正變位，大齒輪采用負(fù)變位，且 三、第二級(jí)多聯(lián)齒輪的計(jì)算 1. 多聯(lián)滑移齒輪需要滑移黏合，各齒輪的中心距都應(yīng)該相等，所以第一個(gè)多聯(lián)滑移齒輪的模數(shù)為6mm.，由表10-7取=0.6 2. 多聯(lián)齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算： （）齒輪計(jì)算： 分度圓直徑： 齒寬： 圓整為： 3. （）齒輪計(jì)算： 分度圓直徑： 齒寬： 圓整為： 4. 多聯(lián)齒輪強(qiáng)度的校核：這兩對(duì)齒輪的小齒輪齒數(shù)都比16大，都能滿足齒根彎曲強(qiáng)度和齒面接觸強(qiáng)度要求。 四、第三級(jí)傳動(dòng)齒輪對(duì)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1.選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料。 1）直齒圓柱齒輪 2）7級(jí)精度。 3）大小齒輪均用40Cr，表面淬火，硬度為48~55HRC。 2. 因?yàn)檫x擇為硬齒面，所以初步按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)主要參數(shù)和尺寸 由式（10-5）計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度 1）確定公式內(nèi)計(jì)算數(shù)值 （1） 查圖得彎曲疲勞極限應(yīng)力360Mpa （2） 由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) h /u=1.24/(47/18)=4.758h （3）由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) （4）取安全系數(shù)S=1.4 == == （5）載荷系數(shù) （6）查表10-7得=0.2 （7）查表10-5取齒形系數(shù)，，，計(jì)算大小齒輪的，并比較其大?。? ==0.01924 ==0.01596 小齒輪數(shù)值大。 2）模數(shù) 5.65 3）算齒輪傳動(dòng)尺寸 （1） 查表10-2查得 V==1.53m/s （2） 查圖10-8查得動(dòng)載系數(shù) （3）齒寬b==0.25.6518=20.34mm （4）齒寬與齒高之比 （5）表10-4用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪支撐不對(duì)稱。 （6） ，圖10-13得；故載荷系數(shù) （7） m=5.67mm 圓整m=6mm 4） 計(jì)算齒輪幾何尺寸： 中心距： 分度圓直徑： 齒寬： =108*0.2mm=21.6mm 圓整為b=25mm 取 3. 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核： 式（10-8a）得 計(jì)算式中各參數(shù) 1）K、值同上， 2）齒數(shù)比u=47/18=2.61 3）查表10-6得彈性系數(shù) 4）失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，許用接觸應(yīng)力可由式（10-12）得 = (1）查圖10-21d得接觸疲勞極限應(yīng)為 (2) 查圖10-19取疲勞壽命系數(shù)1.0 = =637.46Mpa≦=1200Mpa 滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度。 五 、第三級(jí)多聯(lián)齒輪的計(jì)算 多聯(lián)滑移齒輪需要滑移黏合，各齒輪對(duì)的中心距都相等。 1. 多聯(lián)齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算： 的計(jì)算： 分度圓直徑： ， 中心距： a==195mm. 齒寬： b==0.2168mm=33.6mm 圓整為： （）的計(jì)算： 分度圓直徑： ， 中心距： a==195mm. 齒寬： b= =0.2156mm=31.2mm 圓整為： 2. 多聯(lián)齒輪對(duì)的校核：這兩對(duì)齒輪的小齒輪都比16大，都能滿足彎曲強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度。 六、第四級(jí)傳動(dòng)齒輪對(duì)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1.選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料 1）直齒圓柱齒輪； 2）7級(jí)精度； 3）大小齒輪均用40Cr，調(diào)質(zhì)后表面淬火，硬度為48~55HRC； 2.硬齒面，初步?jīng)Q定按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)主要參數(shù)和尺寸 式（10-5）得 彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式 1）確定公式內(nèi)計(jì)算數(shù)值 (1) 查圖得360Mpa (2) 試（10-13）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) h /u=4.739/(71/19)=1.2682h (3)查圖10-18彎曲疲勞壽命系數(shù) (4)取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 == == (5)載荷系數(shù) (6)查表10-7得=0.4 (7)查表10-5取齒形系數(shù)，，，計(jì)算大小齒輪的，比較： ==0.0186 ==0.0164 小齒輪數(shù)值大。 2)算模數(shù) =5.756mm 3)算傳動(dòng)尺寸 (1)查表10-2得使用系數(shù) V===0.628m/s (2) 查圖10-8得動(dòng)載系數(shù) (3) 算齒寬b==0.45.75619=43.75mm (4) 算齒寬與齒高之比 (5) 查表10-4用插值法查，7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支撐不對(duì)稱布置時(shí)。 (6) ，，查圖10-13得，載荷系數(shù) (7)對(duì)修正m=5.53mm 圓整m=6mm 4) 計(jì)算齒輪幾何尺寸 中心距： 分度圓直徑： 齒寬： =114*0.4mm=45.6mm 圓整b=45mm 取 3.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核： 式（10-8a）得 就散式中各參數(shù) 1）K、值一樣 2）計(jì)算齒數(shù)比u=71/19=3.74 3）查表10-6得彈性系數(shù) 4）失效概率為1%，安全系數(shù)為S=1，許用接觸應(yīng)力由式（10-12）得 = （1）查圖10-21e得接觸疲勞極限應(yīng)為： （2）查圖10-19取疲勞壽命系數(shù)1.0 = =799.44Mpa≦=11 00Mpa 滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度。 七、 第四級(jí)多聯(lián)齒輪的計(jì)算 多聯(lián)滑移齒輪需要滑移黏合，各齒輪對(duì)的中心距都相等，故對(duì)齒輪 對(duì)和有 1）多聯(lián)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算： 的計(jì)算： 分度圓直徑： ， 中心距： a==360mm. 齒寬： b==0.4228mm=91.2mm 圓整為： 2）多聯(lián)齒輪對(duì)的校核：這兩對(duì)齒輪的小齒輪都比16大，都能滿足彎曲強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度。 本 章 附 錄 附表3-1 各齒輪參數(shù)表 編號(hào) 齒數(shù) 材料 熱處理 硬度 模數(shù)(mm) 分度圓直徑(mm) 中心距(mm) 齒寬(mm) 1 26 40Cr 調(diào)質(zhì)后表面淬火 280HBS 2.5 65 100 70 54 45鋼 調(diào)質(zhì)后表面淬火 240HBS 135 65 2 22 40Cr 調(diào)質(zhì)后表面淬火 48~55HRC 6 132 165 80 33 40Cr 調(diào)質(zhì)后表面淬火 48~55HRC 198 75 3 19 40Cr 調(diào)質(zhì)后表面淬火 48~55HRC 6 114 165 69 36 40Cr 調(diào)質(zhì)后表面淬火 48~55HRC 216 64 4 16 40Cr 調(diào)質(zhì)后表面淬火 48~55HRC 6 96 165 44 39 45鋼 調(diào)質(zhì)后表面淬火 48~55HRC 234 39 5 26 40Cr 調(diào)質(zhì)后表面淬火 48~55HRC 6 156 195 53 39 40Cr 調(diào)質(zhì)后表面淬火 48~55HRC 234 48 6 28 40Cr 調(diào)質(zhì)后表面淬火 48~55HRC 6 168 195 32 37 40Cr 調(diào)質(zhì)后表面淬火 48~55HRC 222 37 7 18 40Cr 調(diào)質(zhì)后表面淬火 48~55HRC 6 108 195 27 47 40Cr 調(diào)質(zhì)后表面淬火 48~55HRC 282 22 8 38 40Cr 調(diào)質(zhì)后表面淬火 48~55HRC 4.5 171 270 74 82 40Cr 調(diào)質(zhì)后表面淬火 48~55HRC 369 69 9 19 40Cr 調(diào)質(zhì)后表面淬火 48~55HRC 6 114 270 51 71 40Cr 調(diào)質(zhì)后表面淬火 48~55HRC 426 46 第四章 各軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 本章節(jié)中計(jì)算公式及計(jì)算參數(shù)如無(wú)特別說(shuō)明則均來(lái)自濮良貴、紀(jì)名剛主編的《機(jī)械設(shè)計(jì)》[M]。北京：高等教育出版社，2008與吳宗澤編。《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）》[M].北京：高等教育出版社，2007。 第一節(jié) 初步確定各軸的最小軸徑 1、 軸Ⅰ 軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，據(jù)表15-3，取=112。得： 2、 軸Ⅱ 軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，據(jù)表15-3，取=112，得： 3、 軸Ⅲ 軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，據(jù)表15-3，取=112，得： 4、 軸Ⅳ 軸材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理，據(jù)表15-3，取=104，得： 5、 軸Ⅴ 軸材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理，據(jù)表15-3，取=97，得： 第二節(jié) 各軸的強(qiáng)度校核 1、 軸Ⅰ載荷分析 ①受力分析： ②水平面受力、彎矩： N ③垂直面受力、彎矩： ④彎矩合成： ⑤扭矩： （2）彎扭合成強(qiáng)度條件校核軸的危險(xiǎn)面 通常由彎矩所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，而扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力則常不是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力?？紤]兩者循環(huán)特性的不同，引入。扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取。 ： 軸材料為45鋼調(diào)質(zhì)，(安全系數(shù)為4)，故安全。 2 .軸Ⅱ的計(jì)算 （1）軸上載荷 ①軸受力分析 ②水平面受力、彎矩： ③垂直面受力、彎矩： ④彎矩合成： ⑤扭矩： （2）彎扭合成強(qiáng)度條件校核軸的危險(xiǎn)面C 得 軸材料為45鋼調(diào)質(zhì)，(安全系數(shù)為2)，安全。兩個(gè)位置的載荷比中位小，安全。 2、 軸Ⅲ的計(jì)算 （1）軸上載荷 ①軸受力分析： ②水平面受力、彎矩： ③垂直面受力、彎矩： ④彎矩合成： ⑤扭矩： （2）彎扭合成強(qiáng)度條件校核軸的危險(xiǎn)面B 得 軸材料為45鋼調(diào)質(zhì)，(安全系數(shù)為1.6)，安全。 3.軸Ⅳ的分析同上，經(jīng)驗(yàn)證也滿足強(qiáng)度要求。 4.軸Ⅴ的計(jì)算 （1）軸上載荷 ①軸受力分析： ②水平面受力、彎矩： ③垂直面受力、彎矩： ④彎矩合成： ⑤扭矩： （2）彎扭合成強(qiáng)度條件校核軸的危險(xiǎn)面B 得 軸材料為45鋼調(diào)質(zhì)，(安全系數(shù)為1.6)，安全。 第五章 軸承的壽命計(jì)算 機(jī)床預(yù)定壽命 1、軸Ⅰ初選擇滾動(dòng)軸承6307 由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第3版）》表6-1知 軸承6307的基本額定靜載荷，基本額定動(dòng)載荷,軸承預(yù)期壽命為。 由表13-5知X=1，Y=0。據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13-6，載荷系數(shù)。 當(dāng)量動(dòng)載荷 軸承壽命 所以選6307軸承可滿足要求。 2、軸Ⅱ初選滾動(dòng)軸承6006 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第3版）》表6-1知 軸承6006的基本額定靜載荷，基本額定動(dòng)載荷為,軸承預(yù)期壽命為。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13-5知X=1，Y=0。據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13-6，取載荷系數(shù)為。 則： 當(dāng)量動(dòng)載荷為 軸承壽命為 所以選6006軸承不符合壽命要求，故選軸承為滾動(dòng)軸承6206，計(jì)算軸承壽命。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第3版）》表6-1中知對(duì)于軸承6206基本額定靜載荷，基本額定動(dòng)載荷為,軸承預(yù)期壽命為。 軸承壽命為 用6206軸承可以滿足要求。 3、軸Ⅲ初選滾動(dòng)軸承6008 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第3版）》表6-1中知 軸承6008的基本額定靜載荷，基本額定動(dòng)載荷為,軸承的預(yù)期壽命。 軸Ⅲ的軸向載荷很小，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13-5知X=1，Y=0。《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13-6，取載荷系數(shù)。 則： 當(dāng)量動(dòng)載荷為 軸承壽命為 選6008軸承不符合壽命要求，改選軸承為軸承6208，重新計(jì)算軸承壽命。 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第3版）》表6-1知 軸承6307的基本額定靜載荷，基本額定動(dòng)載荷,軸承的預(yù)期壽命為。 軸承壽命為 用軸承6307可以滿足要求。 4、軸Ⅲ右端滾動(dòng)軸承6007壽命計(jì)算 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第3版）》表6-1知 軸承6007的基本額定靜載荷，基本額定動(dòng)載荷為,軸承的預(yù)期壽命。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13-5知X=1，Y=0?！稒C(jī)械設(shè)計(jì)》表13-6，取載荷系數(shù)。 則： 當(dāng)量動(dòng)載荷 軸承壽命為 用6007軸承不符合壽命要求，選軸承為軸承6307，重新計(jì)算軸承壽命。 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第3版）》表6-1中知對(duì)于軸承6307的基本額定靜載荷，基本額定動(dòng)載荷,軸承的預(yù)期壽命為。 軸承壽命 所以選軸承6307可以滿足要求。 5、 軸Ⅳ左端滾動(dòng)軸承6009壽命計(jì)算 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第3版）》表6-1中知 軸承6009的基本額定靜載荷，基本額定動(dòng)載荷,軸承期壽命為。 故由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13-5知X=1，Y=0。據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13-6，取載荷系數(shù)。 則： 當(dāng)量動(dòng)載荷為 軸承壽命為 所以選軸承6009可以滿足要求。 6、 軸Ⅳ右端滾動(dòng)軸承6009壽命計(jì)算 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第3版）》表6-1中知 軸承6009基本額定靜載荷，基本額定動(dòng)載荷為,軸承的預(yù)期壽命。 故《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13-5知X=1，Y=0。據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13-6，載荷系數(shù)。 當(dāng)量動(dòng)載荷為 軸承壽命為 所以選用6009軸承不符合壽命要求，故改選軸承為軸承N409E，并重新計(jì)算軸承壽命。 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第3版）》表6-2中知 軸承N409E的基本額定靜載荷，基本額定動(dòng)載荷,軸承的預(yù)期壽命為。 軸承壽命 所以選軸承N409E可以滿足要求。 7、 軸Ⅵ左端的滾動(dòng)軸承7013C的壽命計(jì)算 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第3版）》表6-6中知 軸承7013C的基本額定靜載荷，基本額定動(dòng)載荷,軸承的預(yù)期壽命為。 由于，，故由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13-5知X=1，Y=0。據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13-6，取載荷系數(shù)。 則： 當(dāng)量動(dòng)載荷 軸承壽命 所以選用7013C軸承不符合壽命要求，故改選軸承為軸承7313C，并重新計(jì)算軸承壽命。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第3版）》表6-6中知 軸承7313C的基本額定靜載荷，基本額定動(dòng)載荷,軸承的預(yù)期壽命為。 軸承壽命 所以選用軸承7313C可以滿足要求。 8、 軸Ⅵ右端的滾動(dòng)軸承6014的壽命計(jì)算 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第3版）》表6-1中知 軸承6014的基本額定靜載荷，基本額定動(dòng)載荷,軸承的預(yù)期壽命為。 由于，，故由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13-5知X=1，Y=0。據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表13-6，取載荷系數(shù)。 則： 當(dāng)量動(dòng)載荷 軸承壽命 所以選用6014軸承不符合壽命要求，故改選軸承為軸承6308，并重新計(jì)算軸承壽命。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第3版）》表6-2中知 軸6308的基本額定靜載荷，基本額定動(dòng)載荷,軸承的預(yù)期壽命為。 軸承壽命 所以選用軸承6308可以滿足要求。 第六章 操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 注：該部分的資料參考資料《銑工實(shí)用技術(shù)手冊(cè)》——江蘇科學(xué)技術(shù)出版社 操縱機(jī)構(gòu)是屬于控制系統(tǒng)，功能為控制機(jī)床各部件工作運(yùn)動(dòng)的啟動(dòng)、停止、變速、換向以及輔助運(yùn)動(dòng)等，如轉(zhuǎn)位、定位、送料、夾緊等。對(duì)于操縱機(jī)構(gòu)要求是：靈活省力、操縱方便、安全可靠，可靠的定位，相互關(guān)聯(lián)的操縱動(dòng)作應(yīng)該互鎖。變速操縱機(jī)構(gòu)主要分為分散式、集中式和預(yù)選式等3種。分散操縱機(jī)構(gòu)：一般須操縱多個(gè)操作件（手柄或按鈕）才能完成變速過(guò)程。集中式操縱機(jī)構(gòu)由一個(gè)或兩個(gè)操作件完成變速過(guò)程，操作方便，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。預(yù)選式操縱機(jī)構(gòu)可以在機(jī)床工作中預(yù)先選擇下一工序所需的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)入下一工序時(shí)操縱一個(gè)操作件即可實(shí)現(xiàn)變速，縮短了輔助時(shí)間，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 為使操縱方便，本次設(shè)計(jì)采用集中式操縱機(jī)構(gòu)，采用孔盤(pán)變速。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖6-1，主要由孔盤(pán)6；齒輪-齒條軸7、8、9和撥叉10（共三組，圖中只畫(huà)出了一組）；手柄和選速盤(pán)1等組成。 圖6-1 銑床孔盤(pán)變速操縱機(jī)構(gòu) 1.選速盤(pán) 2.齒塊 3.齒條 4.手柄 5.杠桿 6.孔盤(pán) 7、9.齒條軸 8.齒輪 10.拔叉 1、 變速操作順序 （1）把手柄4向下壓，使手柄上是榫塊自槽中滑出，然后向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)手柄，使榫塊落到第二糟內(nèi)為止。 （2）轉(zhuǎn)動(dòng)速選盤(pán)1，把所需的轉(zhuǎn)速數(shù)字對(duì)準(zhǔn)箭頭。 （3）把手柄推回原來(lái)的位置，使榫塊落入槽內(nèi)（榫塊使手柄4定位，也同時(shí)使孔盤(pán)獲得軸向定位） 2、工作原理 孔盤(pán)集中變速操縱機(jī)構(gòu)的工作原理可從圖6.1中看出。三聯(lián)滑移齒輪在Ⅳ軸上有左、中、右三個(gè)位置（相應(yīng)于圖中的b、c、d）使之與Ⅲ軸上的三個(gè)固定齒輪分別嚙合。撥叉10固定在齒條9的左端，齒條7和9的右端有直徑大小不同的A、B兩段。 孔盤(pán)6不同直徑的圓周上，鉆有一系列按規(guī)律分布的大孔和小孔，孔的大小與齒條軸右端A、B段的直徑相同，即A段可插入小孔中，B段可插入大孔中。孔盤(pán)6可在手柄4的操縱下軸向移動(dòng)，當(dāng)它脫離齒條軸后（即移到最右位置），還可在速選盤(pán)1的操縱下移動(dòng)。 如圖6-2為孔盤(pán)控制其中一個(gè)三聯(lián)滑移齒輪的變速過(guò)程。當(dāng)處于工作位置Ⅰ時(shí)，孔盤(pán)將拔叉推到左邊位置。從工作位置Ⅰ變到工作位置Ⅱ時(shí)，先使孔盤(pán)向右退離齒條軸1和1′，然后轉(zhuǎn)動(dòng)孔盤(pán)，進(jìn)行選擇，再將孔盤(pán)推向左邊，這時(shí)一對(duì)齒條軸右端小軸均從孔盤(pán)中通過(guò)，把滑移齒輪推到中間位置。同理，在工作位置Ⅲ時(shí)，下面齒條軸被孔盤(pán)推向左邊，上面齒條軸右端直徑較大的軸段從孔盤(pán)中的大孔中通過(guò)，使拔叉帶動(dòng)滑移齒輪移動(dòng)至右面位置?？妆P(pán)同時(shí)控制三個(gè)拔叉， 圖6-2 孔盤(pán)工作原理 分別拔動(dòng)一個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪和兩個(gè)三聯(lián)滑移齒輪，可變換18種轉(zhuǎn)速。 圖6-3表示孔盤(pán)上孔的分布。控制三聯(lián)滑移齒輪轉(zhuǎn)的孔以大孔、小孔、無(wú)孔三種狀態(tài)按一定的變速要求排列；控制雙聯(lián)滑移齒輪的孔以有孔、無(wú)孔兩種狀態(tài)排列。一個(gè)孔盤(pán)控制幾個(gè)滑移齒輪，孔盤(pán)上就應(yīng)有幾套各自規(guī)律排列的孔。 圖6-3 孔盤(pán)上孔的分布 3、孔盤(pán)的設(shè)計(jì) 1）孔的大小排列。根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)圖和轉(zhuǎn)速圖所確定的在各級(jí)轉(zhuǎn)速下三個(gè)滑移齒輪的嚙合位置，可列出孔盤(pán)上的孔有無(wú)、大小和排列順序，見(jiàn)表5.1 表中A、B分別代表兩個(gè)三聯(lián)滑移齒輪，C代表雙聯(lián)滑移齒輪。1、1`、2、2`、3、3`表示三根帶拔叉的齒條軸。、、×分別表示孔盤(pán)上的小孔、大孔和無(wú)孔。 表5.1 孔盤(pán)上孔的的排列 轉(zhuǎn)速 滑移齒輪 A 1 × × × × × × 1 × × × × × × B 2 × × × × × × 2 C 3 × 3 × 2）孔的位置和尺寸 孔盤(pán)上控制相鄰兩轉(zhuǎn)速的孔位間夾角為360°/18=20°，控制一對(duì)齒輪條的孔排在同一直徑的圓周上，也可以排在不同直徑的圓周上，須視齒條軸的位置和孔盤(pán)的結(jié)構(gòu)而定。本例控制齒條軸1和1`的孔位共36個(gè)，都在外圍上控制齒條軸2和2`的孔位也是36個(gè)分別布置在第二圈和第三圈上：控制齒條軸3和3`的孔只有有孔和無(wú)孔兩種狀態(tài)，共需18個(gè)孔位，且每隔9級(jí)才變換一次，因此布置在孔盤(pán)內(nèi)圈上，以凸起的半圈代替連續(xù)無(wú)孔，不凸起的半圈代替連續(xù)有孔。 一般可取大孔直徑=12mm，小孔直徑=（6~8）mm，孔與孔之間的最小圓周壁厚=（0.5~1）mm. 3)其它尺寸，孔盤(pán)厚度可取5mm，外徑?。?50~160）mm,齒條軸的安裝位置應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)布置來(lái)確定 致謝 此時(shí)我最想說(shuō)的應(yīng)該是我的指導(dǎo)老師馮建軍教授，感謝他一直以來(lái)對(duì)我細(xì)心指導(dǎo)。他對(duì)我是多么認(rèn)真負(fù)責(zé)帶著我們修改論文和圖紙，和藹親切的教我們不懂的地方每周還給我們安排任務(wù)，工作時(shí)孜孜不倦廢寢忘食，從開(kāi)學(xué)帶著我們逐步深入如何搞畢業(yè)設(shè)計(jì)起，每周都會(huì)定期檢查我的畢業(yè)論文，在搞論文中遇到很多如論文格式、如何排版、軟件應(yīng)用、專業(yè)知識(shí)、圖的相關(guān)要求、以及圖的結(jié)構(gòu)不合理等等問(wèn)題，得到老師一步一步的教導(dǎo)和說(shuō)明，讓這些問(wèn)題迎刃而解，我不得不佩服老師對(duì)學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度以及他本身淵博的知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，以及無(wú)私的幫助。他的這些讓我很受震撼，在以后工作中我應(yīng)該以馮老師為榜樣，對(duì)此我再一次表示深深地敬佩和感謝！ 最后，誠(chéng)摯的感謝所有的老師抽出時(shí)間來(lái)參加我們的畢業(yè)答辯。 參考文獻(xiàn) [1]濮良貴.紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].8版.北京：高等教育出版社，2008. [2] 吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].3版.北京：高等教育出版社，2007. [3] 黃冰.銑工銑工工藝學(xué)[M].4版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003. [4] 現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006. [5] 孫桓、陳作模、葛文杰編.《機(jī)械原理》[M].北京：高等教育出版社，2006.5 [6] 朱孝錄主編.《機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》[M].北京：電子工業(yè)出版社2007.7 [7] 成大先主編.《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 單行本 軸及聯(lián)軸器》[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社2004.1 [8] 李云主編.《機(jī)械制造及設(shè)備指導(dǎo)手冊(cè)》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1997.8 [9] 詹立新，基于單片機(jī)萬(wàn)能銑床自動(dòng)滾齒系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)電電器期刊，2008,3(45):45,48. [10] 胡占齊，崔云起，李玉昆. 基于通用五坐標(biāo)數(shù)控銑床的球形滾刀鏟齒加工[J].哈爾濱功臣大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，9(30):1047,1050. [11] 趙潔，侯永亮. X62W銑床數(shù)控化改造———步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，2010，3(23):184,185. [12] 陳學(xué)東，王華. 大型數(shù)控龍門(mén)鏜銑床精度熱穩(wěn)定性控制探析[J].裝備制造技術(shù)期刊，2011，8(160):160,168. [13] 李愛(ài)民，毛杰，楊安.V600數(shù)控銑床熱變形誤差分析及補(bǔ)償探究[J].中國(guó)科技信息期刊，2013，9(54): 111,119. 42